[发明专利]大模场石英传能光纤

说明书

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种多包层环状结构的大模场石英传能光纤的设计方法。

背景技术

高能激光传输光纤在国家安全、国防建设、高新技术产业化和科技前沿等领域都具有广泛的应用前景。可用于高能激光传输的光纤材料，传统双包层石英光纤是典型的代表，这主要得益于其在通过降低纤芯数值孔径来增大模场面积，从而有效的降低非线性效应来实现高能传输。但传统双包层石英光纤也具有固有的限制，例如纤芯数值孔径不能无限降低，模场面积不能无限增大等等。相比较而言，多包层环状结构的大模场石英传能光纤在与传统双包层石英光纤保持同等尺寸的情况下能实现更大的模场面积，因而可以成为双包层光纤的替代材料进入国防安全领域。

弯曲损耗是实现高能传输的最大障碍之一。基模弯曲损耗造成传输能量降低，高阶模与基模弯曲损耗过于接近限制模场面积的增大。因此，设计出基模损耗小(＜1dB/m)高阶模损耗大(＞100dB/m)的大模场光纤成为一个科研难题。降低基模弯曲损耗同时增大高阶模弯曲损耗的主要方法是通过调整芯层折射率与包层折射率分布结构来实现。因此如何得到较大模场面积而仍然保持优良单模性能的大模场光纤成为一项重要的科研题目。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提供一种大模场石英传能光纤，通过在纤芯周围采用折射率高低交错的环状结构，很大程度上提高了模场面积。

本发明技术方案：大模场石英传能光纤，包括纤芯，其特征在于：所述纤芯周围交错围绕两种或两种以上折射率交错设置的环状包层。

上述包层包括第一包层和第二包层，所述第一包层和第二包层交错设置，所述第一包层的折射率大于第二包层的折射率。

上述第一包层的折射率范围1.44217～1.47012，宽度是1～8μm。

上述第二包层的折射率范围1.44217～1.47012，宽度是1～8μm。

上述第一包层和第二包层的层数分别是3～12层。

上述纤芯的折射率是1.44862，纤芯直径是20μm。

发明的有益效果：本发明通过在纤芯周围采用折射率高低交错的环状结构，很大程度上提高了模场面积。在1080nm处模场面积大于400μm²，基模弯曲损耗小于1dB/m，而高阶模弯曲损耗大于100dB/m.可以满足高功率激光在1.0μm附近的信号传输的需求。多包层环状结构的大模场石英传能光纤是传统双包层大模场光纤的有力竞争者，有望被大量应用于国防工业和经济建设中。

附图说明

图1是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的截面示意图；

图2是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第5实施例的折射率分布图；

图3是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第30实施例的折射率分布图；

图4是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第92实施例的折射率分布图；

图5是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第117实施例的折射率分布图；

图6是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第124实施例的折射率分布图；

图7.1、7.2是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第5实施例在高能激光区域与传统双包层阶跃光纤模场面积对比图和基模与高阶模弯曲损耗对比图；

图8.1、8.2是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第30实施例在高能激光区域与传统双包层阶跃光纤模场面积对比图和基模与高阶模弯曲损耗对比图；

图9.1、9.2是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第92实施例在高能激光区域与传统双包层阶跃光纤模场面积对比图和基模与高阶模弯曲损耗对比图；

图10.1、10.2是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第117实施例在高能激光区域与传统双包层阶跃光纤模场面积对比图和基模与高阶模弯曲损耗对比图；

图11.1、11.2是本发明所提供的多包层环状结构的大模场石英传能光纤的第124实施例在高能激光区域与传统双包层阶跃光纤模场面积对比图和基模与高阶模弯曲损耗对比图。

具体实施方式